desarrollo de la presente investigación, recibe el nombre de Sun Spot (Small Programmable Object Technology) diseñado y desarrollado por Sun Microsystems en USA. Como sus siglas lo indican es una tecnología de pequeños dispositivos programables, en donde cada unidad está integrada por un microprocesador, un modulo de radio y sensores, el cual se comunica con otros dispositivos de forma inalámbrica mediante el protocolo IEEE 802.15.4 a una frecuencia de 2.4 GHz.
La programación de este dispositivo se realiza mediante lenguaje Java y su ejecución de software se realiza sobre una plataforma de aplicación llamada Squawk, la cual se define como ‘Maquina Virtual’ en términos de Java, pero adicionalmente también hace las funciones de un sistema operativo.
3.1 Configuración
El kit Sun Spot contiene varios elementos que lo hacen apropiado para el desarrollo de un sistema de monitoreo como son una tarjeta con el procesador Atmel AT91RM 9200 que ejecuta un tipo especial de maquina virtual de java llamada Squawk (Simon et al., 2006), el radio transmisor receptor TI CC2420 obedece a la normativa IEEE 802.15.4 y opera en las bandas libres 2.4GHz y 2.8325GHz con el que puede comunicarse dentro de una red de área personal inalámbrica WPAN, la tarjeta eDemo que a su vez contiene un acelerómetro de tres ejes, un sensor de luz ambiente, ocho leds tricolor (rojo, verde y azul), dos interruptores, seis pines para entradas análogas, cuatro pines para salidas de alta corriente y tensión y cinco pines de entrada y salida general. Los sensores no operan por sí mismos por lo que la eDemo también tiene
Tecnologías de Avanzada un acondicionador de señal y varios circuitos
procesadores de señales análogas y digitales.
Con todo lo anterior, el kit Sun Spot, resuelve el problema de la adquisición de datos y en gran medida el problema de la comunicación ya que también opera como dispositivo de capa física gracias al radio que trae incorporado y también como dispositivo de capa de enlace ya que es posible realizar direccionamiento entre Spots a través de la dirección MAC en cada Spot, por lo tanto soporta muchas arquitecturas incluyendo la topología de estrella (con un nodo actuando como coordinador casi como un Access Point en 802.11), topología tipo árbol donde algunos nodos se comunican a través de otros nodos para establecer contacto con el nodo coordinador) y topología de malla (donde los nodos comparten responsabilidades de enruta-dor sin la necesidad de un coordinador maestro).
Para facilitar la comunicación entre los Spot y la comunicación entre un Spot y un host remoto, se emplean dos protocolos: stream connection y datagram connection, que pertenecen al GCF (Generic Connection Framework ) el cual hace parte de la plataforma J2ME (Piroumian, 2002). GCF establece la categoría de interfaces y clases que permiten crear conexiones tales como HTTP, datagramas, radiogramas o streams para ejecutar la operación de entrada y salida de datos a través de las interfaces.
El sistema de monitoreo SASBEE, hace especial uso de dos protocolos del GCF, como son: datagram y httpconnection. Por medio del protocolo datagram, es posible realizar broadcasting hacia los dispositivos de la WPAN, alcanzando un gran desempeño de la comunicación debido a que datagram no es un protocolo orientado hacia la conectividad. Por parte del protocolo httpconnection, se logra la conectividad desde un Spot hacia otro Spot que se encuentre de manera remota, así como también podría realizar conexión con computadoras u otros dispositivos con capacidad para establecer conectividad mediante protocolo http. Este hecho es bien aprovechado en el sistema SASBEE, ya que hace uso de este protocolo para crear la conexión entre el Spot y el servidor http que se encuentra de manera remota, necesario para la centralización de la información proveniente de la red de Spots y la gestión de los datos con un GIS.
El modelo de capas del Sun Spot está basado en el modelo de capas TCP/IP (Scheben, 2008), tal como se observa en la figura 1. Las capas de aplicación
transporte y de red del modelo obedecen a las capas correspondientes del modelo TCP/IP. Sin embargo la capa de acceso ha sido sustituida por dos sub -capas: una sub-capa de control de acceso al medio MAC y una capa física. La subcapa MAC obedece al estándar IEEE 802.15.4 para redes inalámbricas de área personal de baja potencia, bajo costo y tasas de transferencia bajas o LoWPAN. El papel de la LoWPAN es el de servir como una adaptación necesaria para superar las diferencias de arquitectura entre los modelos TCP/IP y OSI. El propósito de la LoWPAN es el de generar tramas a partir del encapsulamiento de los paquetes.
Como los Spot no usan el protocolo de internet IP directamente, ellos no pueden conectarse directamente con otros dispositivos basados en internet, entonces es imprescindible el enlace entre al menos uno de los Spot que conforman la red y un computador para que este facilite el enrutamiento de los paquetes a través de la conexión http hasta el servidor remoto mediante el acceso del computador a internet a través del service provider.
Fig. 1. Arquitectura de la librería de red del SUN SPOT y la relación con el modelo TCP/IP.
Fuente:(Scheben 2008)
3.2 Nodo sensor
Está compuesto por 2 tarjetas impresas (Fig. 2): una board principal alimentada por una batería recargable prismática LI -ION, y una board hija que contiene los sensores de temperatura, intensidad de luz y el acelerómetro, botones pulsadores, leds,
Tecnologías de Avanzada conectores auxiliares de entrada y salida. A esta
board se le realizó una adaptación para acoplarle el GPS externo necesario para el servicio LBS.
Fig 2. Tarjeta de sensores SUN SPOT. Fuente: Autor del proyecto
3.3 Nodo estación base
Es un Spot pero sin la batería y sin la tarjeta hija de sensores (Fig. 3). La energía es suministrada a través del puerto USB mientras está conectada a un Laptop, Desktop u otro terminal de trabajo. Este dispositivo tiene la función de servir como puerta de enlace para comunicarse con los demás dispositivos Spots mediante señal de radio standard IEEE 802.15.4.
Fig. 3. Nodo base SUN SPOT. Fuente: Autor del proyecto